JP5540639B2

JP5540639B2 - 弾性舗装材

Info

Publication number: JP5540639B2
Application number: JP2009232858A
Authority: JP
Inventors: 正人国生
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-10-06
Filing date: 2009-10-06
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-10-06
Also published as: JP2011080233A

Description

この発明は車道用の弾性舗装材に係わり、更に詳しくは騒音低減効果を保持しながら弾性舗装道路の耐久性を向上させた車道用の弾性舗装材に関するものである。

従来から、硬質骨材や弾性骨材等と樹脂バインダとを所定の割合で混合した多孔質弾性舗装材は知られており、この多孔質弾性舗装材を使用した弾性舗装道路は、その道路の弾性力と空隙を有する構造により走行車両の走行騒音を吸収、減衰させる性能に優れ、広く用いられるようになってきている。この騒音低減性は、多孔質弾性舗装材の弾性率を増大することや空隙率を増大することにより向上させることが可能であり、種々の提案がなされている（例えば、特許文献１、２参照）。

しかしながら、弾性率や空隙率を増大させることに伴い、多孔質弾性舗装材がへたり易くなって轍が発生したり、骨材の粒取れが多くなるなど、耐久性に悪影響を及ぼすという問題があった。また、従来の多孔質弾性舗装材には、騒音低減性と耐久性とのいずれかに優れるものはあるが、両性能を高い水準で両立できるものはなく、更なる改良が求められていた。

また弾性舗装道路の耐久性においては、大型車両による破壊が支配的であり、道路耐久性を、所謂、メリーゴーランド試験と呼称する（各試験サンプルを敷設した路面上で、トラック・バス用タイヤ（例えば、トレッド幅２２５ｍｍのタイヤ）を輪荷重２１００Kg、走行速度１２Km/hの条件で半径３ｍの円周を周回させ、５０万回と２００万回走行後の試験サンプルの轍量を測定する試験）で評価したところ、道路の摩耗、破壊は路面の変形量、圧縮弾性率（JIS K ６２５４に準拠して測定された値）と相関することが本願発明者らの実験により判明した。

特開平１１−３２３８０９号公報特開２０００−３１９５０１号公報

この発明はかかる従来の課題に着目し、弾性舗装の圧縮弾性率を一定以上に保つことで騒音低減効果を保持しつつ弾性舗装道路の耐久性を向上させることができる弾性舗装材を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため本発明の弾性舗装材は、硬質骨材と弾性骨材とを樹脂バインダで固結して成り、所定厚さで基礎地盤上に直接敷設される弾性舗装材において、厚さ２５mmの弾性舗装材における弾性舗装材の面圧が、１０Kgf/cm²時での圧縮弾性率が２５MPa 以上であり、前記硬質骨材及び弾性骨材の合計体積に対する硬質骨材の体積割合が、９５％超１００％未満であり、前記硬質骨材の平均粒径が、０．６mm以上、２．５mm以下で、かつ前記弾性骨材の平均粒径が０．５mm以下であることを要旨とするものである。

ここで、例えば、表面粗さを示すＭＰＤ値が０．０５ｍｍ以上１．００ｍｍ以下である仕様にする。前記樹脂バインダが、湿気硬化型ウレタン樹脂バインダである仕様にすることもできる。

この発明は上記のように構成したので、以下のような優れた効果を奏するものである。（ａ）．車両の直進走行や、据え切りに伴う骨材の粒取れが少なく、熱流動に伴う轍掘れがなく、車道用の弾性舗装材の耐久性を向上させることが出来る。
（ｂ）．車両の走行時の騒音を低減させることが出来る。
（ｃ）．透水性があるため、弾性舗装材としての排水性を高めることが出来る。
（ｄ）．弾性舗装材の圧縮弾性率を高くして厚さを薄くし、コストダウンを図ることができる。

この発明を実施した弾性舗装道路の一部断面図である。図１のＸ部の拡大説明図である。この発明の実施例における圧縮弾性率(MPa) と、弾性舗装道路の全骨材体積に対する硬質骨材体積（％）との関係を示すグラフ説明図である。圧縮弾性率の測定方法の説明図である。

以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。

図１はこの発明の一例を示す弾性舗装道路の一部断面図、図２は図１のＸ部の一部拡大説明図を示し、図１及び図２に例示するように、この発明の弾性舗装材１は、硬質骨材２と弾性骨材３と樹脂バインダ４との混合材により構成され、基礎地盤５上に所定の厚さＨにより敷設される。

前記弾性舗装材１は、図２に示すように適度な空隙６を有し、また必要に応じて着色剤や他の添加剤を混合することもできる。

前記硬質骨材２としては、珪砂、自然石、人工石、樹脂系チップ等を例示することが出来、また弾性骨材３としては、所謂、ゴム粉やゴムチップ等を例示でき、例えばタイヤ等のゴム製品を破砕して製造したものを用いることができる。

また、前記樹脂バインダ４としては、湿気硬化型１液ポリウレタン樹脂または２液ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等を例示することができ、湿気硬化型１液ウレタン樹脂を用いると弾性を得やすく、かつ２液を調整して混合する必要がなく施工が迅速、容易に行なうことができ、現場施工する場合には特に好ましい。

この発明における硬質骨材２と弾性骨材３と樹脂バインダ４との混合材により構成される弾性舗装材１では、車道用の弾性舗装材の耐久性を向上させるために厚さ２５mmの弾性舗装材における弾性舗装材の面圧が、１０Kgf/cm²時での圧縮弾性率が２５MPa 以上に設定してある。

即ち、厚さ２５mmの弾性舗装材における弾性舗装材の面圧が、１０Kgf/cm²時での圧縮弾性率が２５MPa 以上に設定することで、後述するように、弾性舗装道路における弾性舗装材の耐久性（この実施形態では摩耗わだち量(mm)において比較評価し、０．２mm 〜０．３mm とすることが出来る）を向上させると同時に、騒音低減性(dB)の効果（８(dB)以下に抑えることが出来る）を発揮することが出来るものである。

また、前記混合材は、硬質骨材２が硬質骨材２および弾性骨材３の骨材合計体積に対して９５％超、１００％未満の体積割合で配合され、平均粒径は、いわゆるメジアン径で０．６ｍｍ以上２．５ｍｍ以下になっている。弾性骨材３の平均粒径は、メジアン径で０．５ｍｍ以下であり、平均粒径の下限値は特に限定されるものではないが、一定水準の空隙を確保するために、例えば０．１ｍｍ程度である。

なお、この混合材からなる弾性舗装材１の表面粗さとしては、本願特許出願人の特願２００６−２２８２２９号に記載しているように、ＭＰＤ（ＭｅａｎＰｒｏｆｉｌｅＤｅｐｔｈ）の値で０．０５ｍｍ以上１．００ｍｍ以下になっている。

前記樹脂バインダ４は、硬質骨材２および弾性骨材３の配合に応じて配合割合が決定され、硬質骨材２および弾性骨材３の表面を略均一な膜厚で覆い、これら硬質骨材２および弾性骨材３を互いに固結させている。

上記のように、骨材に対する硬質骨材２の配合を体積割合で９５％超１００％未満、即ち、弾性骨材３の配合を体積割合で５％未満に抑えることで、適度な弾性を確保し、骨材の粒取れ、轍、磨耗の発生を抑制して耐久性を向上させている。

また、硬質骨材２および弾性骨材３の平均粒径を上記のように規定することで、適度な空隙を確保し、走行車両の走行騒音を効果的に吸収、減衰させるようにしている。弾性舗装材１の空隙率は、１５％以上３０％以下にすると騒音低減性および耐久性が特に良好になり、排水性も良好になるので好ましい。

空隙率が１５％未満であると騒音低減性が低下するとともに排水性も低下する。一方、空隙率が３０％超であると走行車両による繰り返しの荷重により、大きな轍が生じ易くなり耐久性を低下させる一因となる。

弾性舗装材１では、表面粗さが大きい場合は骨材の粒取れが生じ易く耐久性に不利となり、粗さのばらつきが大きい場合も相対的に粗さが大きい部分で粒取れが生じるので耐久性に不利となる。そして、弾性舗装材１に局部的に粒取れ等が生じると、その部分の劣化が加速的に進み、耐久性が著しく低下する。

そこで、この発明の実施形態では弾性舗装材１の表面粗さをＭＰＤ値で０．０５ｍｍ以上１．００ｍｍ以下に規定して、粗さを小さく抑えるとともにばらつきも小さくして、耐久性を一段と向上させている。尚、ＭＰＤ値が０．０５ｍｍ未満であると騒音低減性が低下するとともに表面摩擦が小さくなって滑りやすくなる。

ＭＰＤ値が０．０５ｍｍ以上１．００ｍｍ以下となる表面粗さは、例えば混合材の表面を加熱した均し機の均し板によって、混合材の表面と均し板とがなす角度を５°〜３０°にして均すことによって、相対的に粒径が大きい硬質骨材２の上面にある相対的に粒径が小さい弾性骨材３が、硬質骨材２と硬質骨材２との空隙５に比較的均一に埋めることで得ることができる。この際に、硬質骨材２および弾性骨材３は、その形体が球体に近いものが好ましく、その粒度分布が狭い単粒タイプがより表面粗さを小さくできて好ましい。

また、上記の骨材の配合割合および粒径範囲の条件下で、硬質骨材２の８０％以上を同一粒径にすると表面が均一化され、ＭＰＤ値が０．０５ｍｍ以上１．００ｍｍ以下の表面粗さを得やすくなる。

この発明の弾性舗装材１は、上記のように全骨材に対する硬質骨材２と弾性骨材３の体積割合、それぞれの骨材の平均粒径および表面粗さを規定することによる相乗効果によって、高い水準の騒音低減性および耐久性を両立可能にしている。

この弾性舗装材１は、上記した混合材を工場等で型枠に入れて四角形等の所定形状のパネル体に成形し、そのパネル体を施工現場に敷設してもよく、施工現場で混合作業を行って上記した混合材を製造し、この混合材を基盤となる路面に直接敷設することもできる。

例えば、表面粗さをＭＰＤ値０．０５ｍｍ以上１．００ｍｍ以下に調整したパネル体を現場施工して敷設された混合材の表面に積層して弾性舗装材１を形成することもできる。

この方法によれば、所定の表面粗さの弾性舗装材１を容易に形成することができる。

硬質骨材を珪砂、弾性骨材をゴム粉、樹脂バインダを湿気硬化型１液ウレタン樹脂とし、これらにカーボンまたは着色剤を加えて均一に混合した厚さ２５ｍｍのサンプルを共通条件として、表１に示すように硬質骨材およびゴム粉、カーボン、ウレタン樹脂の配合割合を変えて厚さ２５ｍｍの弾性舗装材の試験サンプルを１７種類（実施例１〜８、参考例１〜４、比較例１〜５）製造し、更に各試験サンプルについて下記の表１（実施例１〜８、参考例１〜４）、表２（比較例１〜５) 、図３に示すように、圧縮弾性率MPa （10Kgf/cm²) （JIS K ６２５４に準拠して測定された値）と、耐久性：摩耗わだち量(mm)と、騒音低減性（ｄＢ）（対密As) を測定した。

尚、表１の実施例、参考例及び表２の比較例の平均粒径はメジアン径であり、樹脂バインダの配合割合は硬質骨材および弾性骨材の表面を一定の膜厚で覆うことができるように、骨材の配合割合で自動的に決定される。上記の圧縮弾性率MPa の試験方法は以下の通りである。

〔圧縮弾性率MPa の試験方法〕
ｉ. 試験片の形状
直径９９mm, 厚さ２５mmの円柱板
ｉｉ. 試験条件
室温２３±２ °Ｃ
圧縮速度１０±1mm/分
ｉｉｉ. 圧縮弾性率の測定方法（図４参照）
試験片の側面フリーな状態で上面から２回圧縮し、圧縮力と歪みとの関係を記録する。図４に示す曲線は、２回目の圧縮力／歪み曲線を示し、圧縮力７６９Kgfのときの歪みを読み取る。
ｉｖ．圧縮弾性率の計算。
次式によって計算する。
圧縮弾性率＝（圧縮力×供試体厚み）／（供試体断面積×歪量）

測定結果を表１（実施例、参考例）及び表２（比較例）に示し、圧縮弾性率MPa （１０Kgf/cm²) ，摩耗わだち量(mm)，騒音低減性（ｄＢ）（対密As) の全てにおいて、基準値より優れた判定の場合を◎とし、許容範囲内のものを○とし、基準値より外れたものを×とし、更に総合評価として、圧縮弾性率MPa （１０Kgf/cm²) ，摩耗わだち量(mm)，騒音低減性（ｄＢ）（対密As) の全てにおいて◎を◎、◎と○一つの時には○、一つでも×があった場合には、×として表示した。

〔騒音低減性（ｄＢ）〕
各試験サンプルおよび密粒度アスファルト舗装を敷設した走行試験路上に乗用車を時速４０ｋｍで走行させ、その際の走行騒音を測定し、密粒度アスファルト舗装における走行騒音を基準にして、低減した騒音レベルを表１に記載した。低減効果が７．５（ｄＢ）以上の場合を非常に優れていると判定して◎で示し、７．０（ｄＢ）以上，７．５（ｄＢ）未満を○とし、７（ｄＢ）未満の場合を騒音レベル効果が低いとして×で示した。

〔耐久性：摩耗わだち量(mm)〕
各試験サンプルを敷設した路面上でトラック・バス用タイヤ（トレッド幅２２５ｍｍ）を輪荷重２１００ｋｇ、走行速度１２ｋｍ／ｈの条件で半径３ｍの円周で周回させ、３０万周回走行後の試験サンプルの状態を観察した。

表１では、表面割れ、骨材の粒取れ、轍の発生（２．５mm以下を◎、２．５mmを超,３．０mm以下を○、３．０mm超を×とした) 、特に目立った磨耗の状態がなく或いは軽度であり道路として十分使用可能な場合を優れていると判定し、道路としてそのまま使用することができず補修が必要である場合を×で示した。

表１の結果及び図３から明らかなように、弾性舗装材の厚さを２５mmでの圧縮弾性率が２５MPa 以上に設定することで、弾性舗装道路における弾性舗装材の耐久性、即ち、この実施形態における摩耗わだち量(mm)において、２．０mm 〜３．０mm とすることが出来、耐久性を向上させることが出来ることが判明し、また同時に、騒音低減性(dB)を８(dB)以下に抑えることが出来、騒音低減効果も発揮することが出来ることが判った。

即ち、弾性舗装材の厚さを２５mmでの圧縮弾性率が２５MPa 以上に設定し、骨材に対する硬質骨材２の配合を体積割合で９５％超１００％未満、即ち、弾性骨材３の配合を体積割合で０％超５％以下に抑えることで、表１の実施例１〜８では、表２の比較例１〜５に対して耐久性及び騒音低減性が高い水準にあることが確認できた。

この発明では、一般道路、高速道路における弾性舗装道路の弾性舗装材料において有効に実施することが出来、またこの他に弾性舗装材料を敷設する遊歩道や全天候型の運動場や室内運動場にも利用することが出来る。

１弾性舗装材
２硬質骨材
３弾性骨材
４樹脂バインダ
５基礎地盤
６空隙
Ｈ厚さ

Claims

硬質骨材と弾性骨材とを樹脂バインダで固結して成り、所定厚さで基礎地盤上に直接敷設される弾性舗装材において、厚さ２５mmの弾性舗装材における弾性舗装材の面圧が、１０Kgf/cm²時での圧縮弾性率が２５MPa 以上であり、前記硬質骨材及び弾性骨材の合計体積に対する硬質骨材の体積割合が、９５％超１００％未満であり、前記硬質骨材の平均粒径が、０．６mm以上、２．５mm以下で、かつ前記弾性骨材の平均粒径が０．５mm以下である弾性舗装材。
表面粗さを示すＭＰＤ値が０．０５ｍｍ以上１．００ｍｍ以下である請求項１に記載の弾性舗装材。
前記樹脂バインダが、湿気硬化型ウレタン樹脂バインダである請求項１または２に記載の弾性舗装材。